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本研究依托中国第6次北极科学考察和中国第32次南极科学考察航次,开展了白令海和南极半岛附近海域硝酸盐氮、氧同位素组成,以及南极半岛附近海域硝化速率的研究,目的在于揭示研究海区硝酸盐氮、氧同位素组成的分布规律及其影响因素,利用同位素模型计算浮游生物同化吸收硝酸盐过程氮、氧同位素的分馏因子和白令海盆区颗粒物再矿化所产生硝酸盐的δ15N值,探讨影响南极半岛附近海域硝化速率空间变化的因素。白令海盆区和陆坡区表层水体硝酸盐的δ15N和δ18O值较高。在真光层中,硝酸盐δ15N和δ180值随着深度的增加而降低,且与硝酸盐浓度的变化呈镜像对称关系,说明浮游植物同化吸收是影响真光层硝酸盐氮、氧同位素组成变化的主控因素。根据Rayleigh模型计算出白令海盆区浮游植物同化吸收硝酸盐导致的氮、氧同位素分馏因子分别为5.1‰和4.9‰。对于白令海盆区100-500 m水体,颗粒有机物再矿化作用是导致水体硝酸盐氮、氧同位素组成发生变化的主控因素,由同位素质量平衡关系计算出100-500 m水体颗粒有机物再矿化所产生硝酸盐的δ1SN值为4.2-4.99‰。对于海盆区500 m以深的水体,硝酸盐δ15N值稳定在6.0‰左右,而 δ18O 值介于 1.5-4.0‰。白令陆架区硝酸盐Δ15N和δ180值的变化范围较大,分别介于6.9-17.6‰和3.0-10.7‰之间。它们的变化主要受控于生物同化吸收过程,同时受到硝化作用的影响,但影响程度较弱。对于近底层水体,除同化吸收和硝化作用外,硝酸盐氮、氧同位素组成可能还受到反硝化作用的影响。根据稳态模型和Rayleigh模型,分别计算出白令海峡和白令陆架区浮游植物同化吸收硝酸盐导致的氮、氧同位素分馏因子分别为5.99‰、5.6‰和4.2‰、3.1‰。浮游植物生长速率和种类组成的差异可能是造成不同区域氮、氧同位素分馏因子发生变化的原因。南极半岛附近海域硝酸盐δ15N和δ18O值分别为5.2-13.7‰和1.8-9.6‰,其中表层水体硝酸盐的Δ15N和δ180值较高,随着深度的增加,硝酸盐δ15N和Δ180值逐渐降低,冬季残留水中硝酸盐的Δ15N值为7.5±0.4‰。南极半岛附近海域硝酸盐Δ15N和δ18O值的变化主要受控于浮游植物的同化吸收作用。硝酸盐δ15N和δ180值与冰融水之间存在线性正相关关系,说明海冰/冰川融化通过加强水体层化作用,激发浮游植物的生长,进而影响到硝酸盐的氮、氧同位素组成。在受冬季残留水影响的温度极小值层,硝酸盐δ180:δ15N比略大于1:1,可能反映了硝化作用的影响,但与浮游植物的同化吸收作用相比,硝化作用的影响很小。基于Rayleigh模型计算出南极半岛附近海域浮游植物同化吸收硝酸盐过程中氮、氧同位素的分馏因子分别为4.1‰和4.3‰。南极半岛附近海域100 m以浅水体的硝化速率介于0.61-5.95 nmol/dm3/d之间,表层硝化速率较低,之后随深度增加而增大,25m与50m层硝化速率接近且最高,之后到100 m层又减小。研究海域各站位的平均硝化速率为1.59-4.13 nmol/dm3/d,总体上随着铵盐浓度的增加而增大,表明反应底物铵盐浓度对硝化作用有明显影响。表层较低的硝化速率同时反映了光对硝化过程的抑制作用以及浮游植物竞争性吸收铵盐底物的影响。